CN112002498A - 基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，该方法将先确定电缆回收场景；在PLC伺服系统中输入回收场景特征数据；PLC伺服系统判定数据是否输入成功；若输入成功，根据回收场景选择合适的速度运行曲线；若输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；最后，装置按照速度曲线进行高压旧电缆自动回收。本发明通过速度运行控制曲线与电缆回收场景类型进行匹配，提高了工作效率及减少了人工成本。

Description

基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及高压旧电缆回收装置。

背景技术

目前，110kV及以上高压电缆逐渐成为城市电力电网建设中尤为重要的组成部分。在电缆敷设技术领域中，电缆的敷设有人力、机械、人力和机械混合敷设3种。由于高压电力电缆有大截面、长距离及质量重等特点，故一般都采用人力和机械混合敷设方法，但总体工作效率并不高。电缆敷设与电缆回收存在着对称关系，电缆回收技术也能采用电缆敷设相同的技术，而现在的电缆回收技术并不成熟，在回收过程中容易造成电缆损伤，导致电缆不能二次利用。本文针对110kV及以上高压电缆，自主研发了一套高压旧电缆自动化回收装置，总体设计如图1所示。装置的动力来源靠一组伺服永磁同步电机提供，控制电机的转速能够决定电缆回收速度。

在电力工程施工过程中，高压电缆敷设的速度大概在6～9m/min，这个速度范围往往是靠现场施工人员的经验得出的，而高压旧电缆回收的速度与高压电缆敷设的速度类似。但是在复杂的回收场景下回收电缆时，恒速回收电缆并不合理，比如说在直线回收场景阶段希望回收速度稍快一点，斜坡和水平转弯阶段希望回收速度稍慢一点。针对这个问题，可以对伺服电机进行加减速控制，达到变速回收高压旧电缆的目的，并且合理的加减速控制可以有效地抑制电机在启停过程中出现失步和过冲的现象，避免机械柔性冲击，延长系统寿命，提高生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，达到自动回收高压旧电缆的目的，提高工作效率和减少人工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其中：

所述高压旧电缆回收装置包括收线架、安装于收线架的电缆盘、驱动电缆盘的永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机由PLC伺服系统控制；

所述高压旧电缆回收装置的调速方法包括以下步骤：

S1:把高压旧电缆回收装置安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，电缆回收场景包括水平直线、斜坡、水平转弯以及上述任意两种或者三种的组合；

S2:把确定好的回收场景特征数据输入到PLC伺服系统中，回收场景特征数据包括每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度；

S3:PLC伺服系统判断数据是否输入成功；

S4:如果输入不成功，检查回收装置，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；

S5:如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择对应的速度运行控制曲线，速度运行曲线包括梯形速度曲线、抛物线形速度曲线和S形速度曲线；

S6:在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。

优选的，所述PLC伺服系统设有对永磁同步伺服电机进行控制调速的控制系统，控制系统由内环、外环构成，其中外环是单纯的速度运行控制曲线指令，内环采用矢量控制，矢量控制通过对PMSM的定子电流进行解耦，使之分解为与转子磁链方向重合的可控制转子磁通大小的直轴分量i_d和超前转子磁链方向90°的用以控制转矩大小的交轴分量i_q，对两个分量分别进行控制。

3.根据权利要求2所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：PMSM矢量控制的电流控制方法选用i_d＝0的矢量控制方法，根据PMSM在dq轴坐标系下的转矩方程式为：

T_e＝n_p(ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q) (1)

式中：n_p为极对数，ψ_f为转子永磁磁链。

优选的，PLC伺服系统对伺服对永磁同步伺服电机的整个调速控制过程为：用设定的速度指令与电机当前的转速相比较，经过速度环PI控制器得到q轴电流i_q的指令值i_qref；同时控制d轴电流i_dref＝0，检测输入到永磁同步伺服电机三相绕组中的电流，利用三相到两相的坐标变换式变换得到d、q轴上的电流i_d、i_q，将其同给定的d、q轴电流相比较，通过各自的PI控制器得到d、q轴上的电压

再结合解耦控制器的输出得到d、q轴电压指令u_dref、u_qref；最后，通过两相到三相的坐标变换，将变换后得到的三相电压瞬时值指令

和

通过六路SVPWM信号输入到三相逆变器中，产生三相正弦电流并输入到永磁同步电机的定子绕组中，实现对永磁同步电机的伺服控制。

优选的，梯形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：v₀为初速度，v_max为末速度，a_max为加速度。

优选的，抛物线形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度，a₀为初加速度。

优选的，S形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度。

优选的，在MATLAB或者Simulink仿真软件平台中进行回收场景模拟仿真。

本发明能够通过对永磁同步伺服电机进行加减速控制来回收高压旧电缆，针对不同的回收场景采用不同的加减速控制曲线，这样能达到自动回收高压旧电缆的目的，从而提高工作效率和减少人工成本。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为基于速度运行控制曲线的高压旧电缆自动化回收控制流程图；

图2为基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统的构成示意图；

图3为梯形速度、加速度曲线图；

图4为抛物线形速度、加速度曲线图；

图5为S曲线形速度、加速度曲线图；

图6为实例中的直线场景；

图7为实例中的直线场景下电机负载转矩随时间变化曲线；

图8为实例中的在直线场景下梯形转速运行曲线控制系统仿真结果；

图9为实例中的直线+斜坡场景；

图10为实例中的直线+斜坡场景下电机负载转矩随时间变化曲线

图11为实例中的在直线+斜坡场景下抛物线形转速运行曲线控制系统仿真结果；

图12为实例中的直线+90°转弯×2场景；

图13为实例中的直线+转弯场景下电机负载转矩随时间变化曲线

图14为实例中电机运动位置波形；

图15为实例中电机转速波形；

图16为实例中三种转速运行曲线在1.5s时转速衔接过程中电机电磁转矩波形；

图17为实例中电机启动过程中定子绕组三相电流对比；

图18为实例中电机停止过程中定子绕组三相电流对比。

具体实施方式

下面对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在速度控制领域中，速度运行曲线的加减速控制方法一直是研究和运行人员关注的重点。当前对速度运行控制曲线的研究领域大致分布在：步进电机、电梯运行和列车行驶方面。步进电机由于惯性比较大，合理的对步进电机进行加减速控制可以有效地抑制电机在启停过程中出现失步和过冲的现象，避免机械柔性冲击，延长系统寿命，提高生产效率。人们在乘坐电梯的时候，除了安全问题外最关心的就是电梯运行的快速、平稳及舒适，合理地选择速度运行控制曲线及对其进行优化可以解决这些问题，对提高电梯运行品质也是至关重要的。列车的自动驾驶控制技术就是合理地运用速度曲线或者优化曲线，降低了司机的劳动强度和列车的能耗，提升了列车安全性、准点性、平稳性、舒适性及节能性，并提高了列车的运营效率。目前，将基于速度运行控制曲线的调速方法应用在高压电缆回收装置的研究还尚未发现。因此，发明一种基于速度运行曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法是具有重大意义，为机械化自动回收高压电缆奠定基础。

本发明涉及的高压旧电缆回收装置，可以参考现有技术，主要包括：自动收/放线架、电缆输送机、液压升降平台、桥架及总控柜。

上述自动收/放线架适用电缆盘直径为2000～4000mm，设计载重为50t，可适用于不同型号电缆，此放线架配有一台永磁同步伺服电机，可实现精确变频调速功能和恒扭矩输出功能，此放线架设有可调节轨道，可适用于不同类型的电缆盘，操作方便快捷。

上述电缆输送机使用的型号是DCS-3，夹紧力为2.7KN，输送力为3.0KN，输送速度为7m/min，可实现电缆输送功能，夹紧力大，输送稳定，并且每台输送机设有分控箱，方便现场操作人员施工。

上述液压升降平台升降高度范围为290～1660mm，最大载重为1t，当需要井下操作时，可随时调整电缆输送机高度，同时方便施工人员的操作。

上述桥架上安有滚轮，直径为Ф95mm，长度为350mm，可根据施工现场搭建，拆装方便快捷，为了避免电缆在回收过程中受到损伤。

上述总控柜内置PLC、触摸屏、电器元件、牵引力传感器模块及记米传感器模块，用于收集牵引力等参数，可对此方案中所有部件可控，随时监视每个部件运行状况，并显示于触摸屏上，所需的各类参数可自动储存，且随时可下载，操作人员一人即可，大大节省了人工成本，并且总控柜设有紧急停止按钮，一旦现场出现紧急状况和故障情况，可按下此按钮，此条线可全部强制停止，待工作人员检修完毕后可复位工作。

根据上述装置，本发明提供了一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，可以通过以下技术方案来实现：

一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，流程图参见图1，包括以下步骤：

S1：把高压旧电缆回收装置系统安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定回收场景。

S2：把确定好的回收场景特征数据输入到装置系统的PLC伺服系统中。

S3：PLC伺服系统判断数据是否输入成功。

S4：如果输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据。

S5：如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择比较合适的速度运行控制曲线。根据回收场景特征数据能够判定其场景是否为简单场景或者复杂场景，若为简单的场景，则选择梯形或者抛物线形速度运行控制曲线；若为复杂的场景，则选择S形速度运行控制曲线。

S6：在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。

上述回收场景是由常见的阶段场景组合而成，常见的阶段场景为水平直线、斜坡及水平转弯。回收场景有简单的场景，比如说直线、直线+斜坡；也有复杂的场景，比如说直线+转弯。

上述回收场景特征数据指的是每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度。

上述PLC伺服系统对永磁同步伺服电机进行控制调速，控制策略参见图2。控制系统由内外环构成，外环是单纯的速度运行控制曲线指令；内环采用的是矢量控制，是伺服永磁同步电机常用的控制方法。

上述矢量控制通过对PMSM的定子电流进行解耦，使之分解为与转子磁链方向重合的可控制转子磁通大小的直轴分量i_d和超前转子磁链方向90°的用以控制转矩大小的交轴分量i_q，对两个分量分别进行控制，可很好的实现永磁同步电机的调速。

上述PMSM矢量控制的电流控制方法主要有：i_d＝0控制、最大转矩控制、弱磁控制、cosφ＝1控制、最大效率控制等。

本发明中的高压旧电缆回收利用的伺服永磁同步电机是在小容量调速系统中的应用，故选用i_d＝0的矢量控制方法。

上述i_d＝0的矢量控制方法，根据PMSM在dq轴坐标系下的转矩方程式为：

T_e＝n_p(ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q) (1)

式中：n_p为极对数，ψ_f为转子永磁磁链。

由式(1)可以看出，若能在永磁同步电机整个运行过程中保证i_d＝0，则转矩只受定子电流q轴分量i_q的影响。对于SPMSM而言，L_d≈L_q，则式(1)简化为T_e＝n_pψ_fi_q，采用i_d＝0的控制方法可以使得定子电流全部用于产生转矩，在要求产生转矩一定的情况下，需要的定子电流最小，即为最大转矩电流比控制，可以大大降低铜耗，提高效率，这也是SPMSM通常采用i_d＝0的原因所在。

上述i_d＝0的控制方法有以下特点：

(1)控制算法简单，工程上易于数字实现；

(2)转子磁链与定子电流转矩分量解耦，相互独立；

(3)定子电流励磁分量为0，使得永磁同步电机的数学模型进一步简化；

(4)对于SPMSM，i_d＝0的控制即为最大转矩电流比控制；

(5)对于IPMSM，i_d＝0的控制不能充分利用磁阻转矩；

(6)随着负载增加，定子电流增加，定子电压矢量与定子电流矢量的夹角增大，造成同步电机功率因数降低。

上述控制系统内环主要由4部分组成：(1)速度环、电流环控制单元、解耦控制单元。(2)电机转子位置、转速检测及信号处理计算单元。(3)坐标变换单元。(4)三相逆变单元。

上述PLC伺服系统对伺服永磁同步电机的整个调速控制过程为：用设定的速度指令与电机当前的转速相比较，经过速度环PI控制器得到q轴电流i_q的指令值i_qref。同时控制d轴电流i_dref＝0，检测输入到永磁同步电机三相绕组中的电流，利用三相到两相的坐标变换式变换得到d、q轴上的电流i_d、i_q，将其同给定的d、q轴电流相比较，通过各自的PI控制器得到d、q轴上的电压

再结合解耦控制器的输出得到d、q轴电压指令u_dref、u_qref。最后，通过两相到三相的坐标变换，将变换后得到的三相电压瞬时值指令

和

通过六路SVPWM信号输入到三相逆变器中，产生三相正弦电流并输入到永磁同步电机的定子绕组中，实现对永磁同步电机的伺服控制。

本发明的基于电流解耦控制的永磁同步电机伺服系统，至少具备以下优点：

通过解耦控制，在旋转电动势耦合项中引入电机转速和电机参数的因素，可以合理地对电压值进行调节，即无论被控电机的转速高低和电机参数的大小，都可以通过实时计算旋转电动势耦合项得到准确的d、q轴电压指令值，从而能够精确地控制d、q轴电流，可以使控制系统实现对不同参数永磁同步电机在不同转速下的高精度伺服控制要求。

步骤S5中速度运行控制曲线一般有梯形、抛物线形和S形，参见图3、4、5。这三种速度曲线都是加减速控制领域中常用的曲线，每种曲线都有其不同的特点。

上述梯形速度曲线算法实现简单、效率高、响应快，但速度曲线过渡过程不够平滑，曲线分段衔接处加速度存在阶跃，可能会给电机带来柔性冲击。其速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：v₀为初速度，v_max为末速度，a_max为加速度。

上述抛物线形速度曲线相对平滑，电机升速快，但在起点和终点加速度大，对电机可能存在一定的柔性冲击，它适合对升降速率要求较高的场合。其速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度，a₀为初加速度。

上述S形速度曲线速度平滑性好、运动精度高，加减速在任何一点的加速度都是连续变化不产生突变，能在一定程度上避免柔性冲击，但由于其涉及阶段较多，故实现过程较复杂。其速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度。

本发明的具体实施方式是在MATLAB/Simulink仿真软件平台模拟环境中进行的。由于实际回收场景总长度较长，电缆回收速度范围为0～9m/min，导致在模拟环境中的具体实施过程所用时间过长，这并不合理，故本发明的具体实施需要将实际回收场景进行等效处理，实际电缆回收场景等效过程如下：

根据电缆盘和电机之间的转速比q和装置传动的总效率η，再通过实际回收场景的牵引力F可以计算出系统中电机的负载转矩T，其数学表达式为：

式中：n为电机转速，R为电缆盘半径，V为电缆回收速度。各个阶段常见场景的牵引力计算公式如表1。

表1各个阶段常见场景的牵引力表达式

其中，μ为摩擦系数；W为电缆每米质量，单位为kg/m；L为电缆长度；θ为水平弯曲角度，θ₁为倾斜角度；F₁为弯前牵引力，F₂为弯后牵引力。

由式(8)可知，电机的负载转矩与牵引力成正比，与转速比成反比。本发明将实际回收场景进行了等效，把场景总长度缩小了1000倍，实施时间相应地缩小了，但是为了使实际场景下的负载转矩与模拟环境中的保持一致，在转速比不变的情况下，则需要保持实际回收场景下的牵引力与模拟环境中的一样，故在模拟环境中计算牵引力时，时间需要乘以100倍的系数。

其中，步骤1中高压旧电缆回收装置系统中的伺服永磁同步电机主要参数如表2所示。

表2伺服永磁同步电机主要参数

步骤1中高压旧电缆每米质量为12.352kg/m，摩擦系数为0.2。

步骤5中PLC伺服系统的PI控制器参数、直流母线电压及SVPWM载波频率如表3所示。

表3 PI控制器参数、直流母线电压及SVPWM载波频率

实施例1

一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其步骤如下：

(1)把高压旧电缆回收装置系统安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，确定本场景为直线，参见图6。

(2)把确定好的回收场景特征数据输入到装置系统的PLC伺服系统中，场景总长度为342m；

(3)PLC伺服系统判断数据是否输入成功；

(4)如果输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；

(5)如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择比较合适的速度运行控制曲线，本场景选择梯形速度运行控制曲线；

(6)在MATLAB/Simulink仿真软件平台模拟高压旧电缆回收，本场景的回收方向为从右到左，计算的实际场景负载转矩参见图7，在模拟环境中输入负载转矩，开始运行。

本场景的仿真结果参见图8，从仿真结果可知，电机在启动时，出现了反转的情况，可能是回收高压旧电缆时预拉力产生的。电机启动之后能按照梯形转速运行曲线进行工作，在0～1s内电机匀加速，加速度为960r/min²，1s时到达最大额定转速，在1s～2.42s内电机以最大额定转速匀速运行，2.42s时电机开始减速，在2.42s～3.42s内电机匀减速运行，加速度为960r/min²，最后停下。电机电磁转矩、定子绕组三相电流、定子绕组q轴电流在曲线分段衔接处产生了小突变，可能会给电机带来柔性冲击。然而电机在启动和停止时相对于电机恒速运行时更加稳定。

实施例2

一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其步骤如下：

(1)把高压旧电缆回收装置系统安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，确定本场景为直线+斜坡×1，参见图9。

(2)把确定好的回收场景特征数据输入到装置系统的PLC伺服系统中，场景总长度为342m，第一段为直线场景，长度为300m，第二段为斜坡场景，长度为25m，斜坡倾斜角为10°第三段为直线场景，长度为17m；

(3)PLC伺服系统判断数据是否输入成功；

(4)如果输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；

(5)如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择比较合适的速度运行控制曲线，本场景选择抛物线形速度运行控制曲线；

(6)在MATLAB/Simulink仿真软件平台模拟高压旧电缆回收，本场景的回收方向为从右到左，计算的实际场景负载转矩参见图10，在模拟环境中输入负载转矩，开始运行。

本场景的仿真结果参见图11，从仿真结果可知，电机在启动时也出现了反转的情况，反转的转速大约在25r/min，相对来说比较小，在0～1s内电机减加速运行，初速度为0，初加速度值1440r/min²，加速度变化率为960r/min³，1s时电机转速超过了最大额定转速，然后慢慢到达最大额定转速，随后以最大额定转速匀速运行，2.42s时电机开始加减速运行，3.42s时停止运行。相对于梯形转速运行曲线，电机在抛物线形转速运行曲线下定子绕组三相电流、电机电磁转矩、定子绕组q轴电流在分段衔接处更加平稳一点，不会产生较大突变，但是也可能会给电机带来柔性冲击。

实施例3

一种基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其步骤如下：

(1)把高压旧电缆回收装置系统安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，确定本场景为直线+水平转弯×2，参见图12。

(2)把确定好的回收场景特征数据输入到装置系统的PLC伺服系统中，场景总长度为347.2m。第一段为直线场景，长度为268m；第二段为水平转弯场景，长度为6.1m，半径为3.88m，转弯角度为90°；第三段为直线场景，长度为23m；第四段为水平转弯场景，长度为6.1m，半径为3.88m，转弯角度为90°；第五段为直线场景，长度为44m；

(3)PLC伺服系统判断数据是否输入成功；

(4)如果输入不成功，检查回收装置系统，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；

(5)如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择比较合适的速度运行控制曲线，本场景为较复杂的场景，需要进行三种速度运行控制曲线的对比，得出复杂场景适合哪种速度曲线，为了增加其对比性，把加速、减速及匀速运行时间设为相同，仿真过程时间表如表4；

表4三种转速运行控制曲线控制电机加减速过程时间表

(6)在MATLAB/Simulink仿真软件平台模拟高压旧电缆回收，本场景的回收方向为从左到右，计算的实际场景负载转矩参见图13，在模拟环境中输入负载转矩，开始运行。

本场景的仿真结果参见图14至18。由图14可知，在相同目标转速和相等加减速时长下，对比梯形、抛物线和S曲线升降速策略下的电机位置输出曲线，抛物线速度曲线具有提速与减速快的特点，相同运行长度下有着最大输出转角，S速度曲线和梯形速度曲线加减速效率相当。由图15～18可知，在1.5s时都开始做匀速运行，是一个转速变化的衔接点，3.472s时停止运行。在梯形运行曲线仿真结果中，很明显在转速变化衔接处，电机电磁转矩、定子绕组q轴电流、定子绕组三相电流都会发生小突变，可能会给电机带来柔性冲击；抛物线形运行曲线与S形运行曲线相比，S形转速运行曲线下电机电磁转矩在直线场景部分有S形走的趋势，说明电机能输出平稳的电磁转矩，而且定子绕组三相电流密度在电机启动及停止时要比在抛物线形转速运行曲线下稀疏，说明在启动和停止过程中比较稳定，不会给电机带来柔性冲击，也不容易造成电机故障，故可以选择S形运行曲线来自动回收高压旧电缆。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于，其中：

所述高压旧电缆回收装置包括收线架、安装于收线架的电缆盘、驱动电缆盘的永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机由PLC伺服系统控制；

所述高压旧电缆回收装置的调速方法包括以下步骤：

S1:把高压旧电缆回收装置安装好之后，在回收高压旧电缆之前，首先确定电缆回收场景，电缆回收场景包括水平直线、斜坡、水平转弯以及上述任意两种或者三种的组合；

S2:把确定好的回收场景特征数据输入到PLC伺服系统中，回收场景特征数据包括每个阶段场景的长度、斜坡角度、水平转弯的半径、水平转弯的角度；

S3:PLC伺服系统判断数据是否输入成功；

S4:如果输入不成功，检查回收装置，待故障排除后，重新输入回收场景特征数据；

S5:如果输入成功，根据回收场景，在PLC伺服系统中选择对应的速度运行控制曲线，速度运行曲线包括梯形速度曲线、抛物线形速度曲线和S形速度曲线；

S6:在PLC伺服系统中点击开始，高压旧电缆回收开始运行。

2.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：所述PLC伺服系统设有对永磁同步伺服电机进行控制调速的控制系统，控制系统由内环、外环构成，其中外环是单纯的速度运行控制曲线指令，内环采用矢量控制，矢量控制通过对PMSM的定子电流进行解耦，使之分解为与转子磁链方向重合的可控制转子磁通大小的直轴分量i_d和超前转子磁链方向90°的用以控制转矩大小的交轴分量i_q，对两个分量分别进行控制。

3.根据权利要求2所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：PMSM矢量控制的电流控制方法选用i_d＝0的矢量控制方法，根据PMSM在dq轴坐标系下的转矩方程式为：

T_e＝n_p(ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q) (1)

式中：n_p为极对数，ψ_f为转子永磁磁链。

4.根据权利要求3所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：PLC伺服系统对伺服对永磁同步伺服电机的整个调速控制过程为：用设定的速度指令与电机当前的转速相比较，经过速度环PI控制器得到q轴电流i_q的指令值i_qref；同时控制d轴电流i_dref＝0，检测输入到永磁同步伺服电机三相绕组中的电流，利用三相到两相的坐标变换式变换得到d、q轴上的电流i_d、i_q，将其同给定的d、q轴电流相比较，通过各自的PI控制器得到d、q轴上的电压

再结合解耦控制器的输出得到d、q轴电压指令u_dref、u_qref；最后，通过两相到三相的坐标变换，将变换后得到的三相电压瞬时值指令

和

通过六路SVPWM信号输入到三相逆变器中，产生三相正弦电流并输入到永磁同步电机的定子绕组中，实现对永磁同步电机的伺服控制。

5.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：梯形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：v₀为初速度，v_max为末速度，a_max为加速度。

6.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：抛物线形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度，a₀为初加速度。

7.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：S形速度曲线的速度及位移数学表达式为：

速度公式：

位移公式：

其中：ρ为加速度变化率，v₀为初速度。

8.根据权利要求1所述的基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法，其特征在于：在MATLAB或者Simulink仿真软件平台中进行回收场景模拟仿真。

Images